Ano ang Diffusion Capacitance?

Pagsasalarawan ng kapasidad sa paglalason

Ang kapasidad sa paglalason ay isang uri ng epekto ng differential capacitance ng p-n junction kapag ito ay positibong bias. Ito ay dulot ng proseso ng paglalason ng iba't ibang uri ng materyales sa mga semiconductor device tulad ng PN junction o MOSFET, na ang ibig sabihin ay, ang ilang carrier sa doped region ay lumalason patungo sa undoped region upang mabuo ang isang rehiyon ng space charge, at sa huli ay lumitaw bilang isang epekto ng kapasidad.

Pangunahing prinsipyo

Kapag ang PN junction ay forward-biased, ang mga carrier (electron at holes) ay maglalason mula sa P at N regions sa bawat isa. Sa proseso ng paglalason, ang P area ay nakumpleto ng isang tiyak na dami ng non-equilibrium Jane (electronic), ang N area naman ay nakumpleto ng isang tiyak na dami ng non-equilibrium Jane (hole). Ang mga nakumpleto na non-equilibrium minority particles na ito ay bumubuo ng isang tiyak na imprenta ng kargado, tulad ng isang kapasador, na may kakayahan na imbakan ang kargaAng laki ng kapasidad sa paglalason ay may kaugnayan sa forward bias voltage, temperatura, at mga katangian ng semiconductor materials. Ang mas malaking forward bias voltage, mas malaking kapasidad sa paglalason.

Pagbuo ng kapasidad sa paglalason

Kapag isang AC voltage ay inilapat sa isang semiconductor junction, ang concentration ng minority ay nagbabago depende sa voltage. Ang mga minority particles na ito ay random na gumagalaw sa semiconductor at nakukumpol malapit sa semiconductor junction. Ang pagkumpol na ito ay katumbas ng isang epekto ng kapasidad, na kilala bilang kapasidad sa paglalason.

Ang expression para sa kapasidad sa paglalason karaniwang maaaring isulat bilang:

• CD ay ang kapasidad sa paglalason.

• Qn ay ang minority charge.

• V ay ang inilapat na voltage.

Kapasidad sa paglalason sa diode

Sa mga diode, ang kapasidad sa paglalason pangunahing lumilitaw sa forward bias state. Kapag ang diode ay forward-biased, ang minority particles (tulad ng mga holes sa N-type semiconductors) ay inilalapat sa P-region, na nagreresulta sa pagbabago ng concentration ng minority. Ang pagbabago ng concentration ng Jane ay bumubuo ng isang epekto ng kapasidad, na kilala bilang kapasidad sa paglalason.

Kapasidad sa paglalason sa transistor

Sa mga transistor (tulad ng BJT, MOSFETs, atbp.), ang kapasidad sa paglalason ay mayroon din sa pagitan ng base at emitter. Kapag ang transistor ay gumagana sa mataas na frequency o mataas na bilis na kondisyon, ang impluwensya ng kapasidad sa paglalason ay mas malinaw, dahil ito ay nakakaapekto sa gain ng transistor at frequency response.

Epekto ng kapasidad sa paglalason

Ang impluwensya ng kapasidad sa paglalason sa mga semiconductor device ay pangunahing ipinapakita sa sumusunod na aspeto:

• Mataas na frequency performance: Sa mga aplikasyon ng mataas na frequency, ang kapasidad sa paglalason ay limita ang bandwidth ng device at nakakaapekto sa kanyang mataas na frequency performance.

• Switching speed: sa mga aplikasyon ng switching, ang kapasidad sa paglalason ay maaaring makaapekto sa bilis ng switching devices, at tumataas ang switching loss.

• Signal distortion: Sa mga amplifiers, ang kapasidad sa paglalason maaaring magdulot ng karagdagang phase delay, na nagreresulta sa signal distortion.

Formula ng pagkalkula

Ang pagkalkula ng kapasidad sa paglalason ay karaniwang batay sa mga modelo sa semiconductor physics. Para sa diode, ang kapasidad sa paglalason maaaring maprosimong:

• Q ay ang electronic charge.

• NA ay doping concentration

• μn ay electron mobility.

• ϵr ay ang relative dielectric constant.

• ϵ0 ay ang dielectric constant ng vacuum.

• VT ay thermal voltage, n = kT/q, k ay ang boltzmann constant, T ay ang absolute temperature.

• Vbi ay ang built-in potential.

Paggamit

• Mga circuit sa mataas na frequency: Sa mga radio frequency (RF) at microwave circuits, ang epekto ng kapasidad sa paglalason ay hindi maaaring i-ignore.

• Mga high-speed digital circuit: sa high-speed digital circuit, ang kapasidad sa paglalason ay maaaring makaapekto sa signal rise time at fall time.

• Power management: Sa power management circuit, ang kapasidad sa paglalason ay nakakaapekto sa efficiency ng switching power supply.